En typisk dimension för anslutningsledning från duschbrunn är cirka 50 cm, dock användes ett rör med längden 104 cm vid samtliga experiment för att kunna bedöma hur pass lång en bakspolning kan bli. I flera utav fallen observerades en bakspolning längre än en typisk längd för
anslutningsledningen. Detta visar på att bakspolning är ett verkligt problem och att det finns en stor risk för att fekalier hamnar i anslutningsledning från duschbrunn, även fast dimensioneringen följer de angivna rekommendationerna i SBN 80 och Svensk Praxis.
5.1 Analys av empiriska resultatet
De observerade utfallen för experiment utfört på installation 1 med testobjekten, se resultat i tabell 3, bedömdes opålitliga eftersom utfallen uppträdde oberäkneligt. Detta kan bero på testobjektens transport genom WC eftersom ytan på testobjekten ökade risken för stopp. Detta gav därför inte ett realistiskt utfall som går att jämföra med verkligheten. Dock visar det vad som kan hända om olämpligt material spolas ned i toaletten – vilket är en ökad risk för bakspolning och stopp.
Experimenten utförda på installation 1 med en spolvolym på 4 liter och förminskningen i underkant gav högst bakspolning utav samtliga experiment, se figur 19. Medelvärdet ökade i takt med ökad papperslängd och sannolikheten för bakspolning blev 100% för varje papperslängd. Detta är ett förväntat resultat eftersom en större spolvolym generar större vågformationer vilket möjliggör en större spridning av vatten. Dessutom möjliggör en anslutning i underkant en enklare transport för vattnet. En spolvolym på 2 liter oavsett papperslängd gav också stora bakspolningar, se figur 21, dock inte lika stora som med en spolvolym på 4 liter.
Bakspolningen för en spolvolym på 4 liter med förminskningen i mitten på installation 1 blev betydligt mindre, se figur 20. Däremot skedde en betydlig ökning av bakspolningen med en papperslängd på 3 m vilket innebär att även en position i mitten är otillräcklig för att säkerställa att ingen bakspolning sker. En spolvolym på 2 liter gav däremot ingen bakspolning med
förminskningen i mitten.
Med förminskningen positionerad i överkant skedde ingen bakspolning oavsett spolvolym eller papperslängd. Sammanställt visar experimenten att en positionering i underkant och mitten är otillräckligt för att förhindra bakspolning, se figur 22 för jämförelse av resultat.
Resultat för installation 2 visar att bakspolning i anslutningsledning från duschbrunn minskar markant. Med en spolvolym på 4 liter ökade medelvärdet för bakspolning en aning för varje ökad papperslängd, däremot hölls medelvärdet under 10 cm, se tabell 7. Därmed testades en papperslängd på 4 meter, vilket är en överdriven papperslängd, som gav ett medelvärde på cirka 15 cm och även detta är ett lågt värde jämfört med värden för installation 1. Med en spolvolym på 2 liter erhölls en bakspolning som är obetydlig på någon ynka centimeter, se jämförelse av resultat för installation 2 i figur 25.
26
5.2 Övriga observationer
Resultatet från installation 1 visar att det finns en tydlig korrelation mellan bakspolningens längd och spolvolymen kombinerat med papperslängd. Desto större mängd som sammanlagt spolades ner desto större vägg-våg uppstod vid y-grenen vilket skapade ytterligare vågformationer och ett spridningsfenomen av vattnet i båda riktningarna. Under samtliga experiment på installation 1 observerades en engångsförlust hos flödet i samband med y-grenen, se kap 2.2 Hydraulisk energi och energiförluster, eftersom vattnets flödeshastighet tydligt minskade efter förgreningen. Det var också tydligt att engångsförluster uppstod vid förminskningen upp till duschbrunnens anslutnings ledning, förlustens storlek varierade och detta kan bero på förminskningens läge samt på hur stora
engångsförlusterna vid y-grenen vart. Desto högre ansat förminskning desto högre energiförluster observerades eftersom bakspolningen antingen minskade eller inte skedde, se figur 26. Dessa engångsförluster gjorde att både flödeshastigheter och vågformationer minskade vilket ökar risken för försämring av den självrensade förmågan i rör.
Figure 26 Illustration på observerad flödesriktning under experiment för position av förminskningen enligt figur 17a & 17b.
Resultatet från installation 2 visar inte en lika stark korrelation mellan bakspolningens längd och spolvolymen kombinerat med papperslängd. I den liggande stamledningen skapades vågformationer av att flödet sammanslog med böjen under WC och flödeshastigheten i den liggande stamledningen observerades att vara större för installation 2 än för installation 1. Detta bör bero på att de
engångsförlusterna som skapades vid y-grenen för installation 1 inte uppstod för installation 2.
Gemensamt för både installation 1 och 2 är de engångsförlusterna som skapas i böjen, se kap 2.2 Hyraulisk energi och energiförluster, under WC. Ett större bibehållande av energi och vågformationer hos installation 2 bör vara en positiv faktor för den självrenande förmågan i rör. Vid tillräckligt hög spolvolym och papperslängd kunde vågformationerna inneha en tillräcklig resning mot väggen vilket gjorde att en del av vattnet kunde ledas in i anslutningsledningar. Detta bedömdes dock inte som ett problem förrän en överdriven papperslängd användes.
Det observerades endast vatten i bakspolningen, dock uppstod ett utfall där det nästan blev stopp i toaletten och en bit papper transporterades med bakspolningen. Stoppet skedde på grund av
27
problematik med testobjekten eftersom dessa lätt fastnade inuti toaletten under en spolning. Detta orsakade en kraftigare typ av spolning vilket verkade öka den hydrauliska energin och detta
resulterande i en större bakspolning som innehöll en del av pappret. Pappret stannade kvar cirka 20 cm in i anslutningsledningen även fast att ytterligare vatten från experiment därefter tillfördes med bakspolning. Det var inte förrän vatten tillfördes från duschbrunnens position som pappret transporterades vidare med vattnet. Detta visar på att vattnet i en bakspolning kanske inte har en tillräcklig energi för att ta med sig fekalier som fastnat i anslutningsledning från duschbrunn till den stående stamledningen vid återcirkulation.
Det observerades en vattenansamling i den liggande stamledningen mellan experimenten. Dessa observerades främst vid sammanfogningar vilket kan ha vart på grund av att rören inte
sammanfogades med tillräcklig precision. Vid dimensionering av rördelar användes en handsåg, måttband och penna för att mäta ut exakt längd. Detta medför dock en mänsklig faktor och rören kan därför ha sågats en aning snett, det blir därför svårt att sammanföra rören exakt i kant med varandra. Alm menade, i kap 2.3.1 Vattenansamling, att vulst-kanter i rör skulle kunna orsaka en vattenansamling och denna observation visar på just detta. De observerade vattenansamlingarna uppgick till mindre än 5% av rördiametern och därmed klassades de som grad 1.
Vattenansamlingarna observerades att inte orsaka någon slags driftstörning eller någon hastighetsförändring på flödet under experimenten.
Testobjektens och papprets transport observerades att till mesta delen följa vattnets transport. Ett undantag var under experimenten på installation 1 med 2,5 m papper och en spolvolym på 2 liter, i flera utav fallen observerades det att vattnets energi var otillräcklig för en fullständig transport till den stående stamledningen. I ett sådant fall stannade pappersmassan i en klump cirka 10–20 cm innan den stående stamledningen, med undantag för ett fall då pappersmassan fastnade i y-grenen.
Därmed observerades en transport som skedde i intervaller såsom Akiyama et al (2014) hade
observerat, se avsnitt 2.3.2 Transport av fasta partiklar. Pappret stannade i vila tills att en ny spolning skedde vilket var tillräckligt för att pappret skulle transporteras till den stående stamledningen.
Akiyama et al kom även fram till att friktionskraften ökar med ett minskat vattendjup medan bärkraften ökar vid högre flödeshastigheter, vilket verkar vara skillnaden mellan en spolvolym på 2- och 4 liter som gör att vattnets energi är otillräcklig med den mindre spolvolymen för en direkt transport till den stående stamledningen. En spolvolym på 2 liter är avsedd för en mindre mängd massa och därför är detta inget överraskande resultat.
Ett hydrauliskt hopp observerades i fallet när en papperslängd stannade under sin transport. Det hydrauliska hoppet framträdde innan pappersmassan och som ett direkt hydrauliskt hopp enligt figur 9. Detta resulterade i att bakspolningen ökade i fallet då pappret fastnade i slutet av stamledningen. I fallet då pappret fastnade i y-grenen ökade bakspolningen märkvärt och vattnet stannade även kvar i anslutningsledningen från duschbrunn tills att en ny spolvolym förde bort pappret vid förgreningen.
Detta visar på att en spolvolym på 2 liter innehar en otillräcklig hydrostatisk kraft för en papperslängd på 2,5 m och över för att kunna säkerställa en direkt transport till den stående
stamledningen. Detta visar även på att risken för bakspolning ökar när den självrensande kapaciteten
28
i avloppsrör inte är tillräcklig. Dock var detta inte ett problem när förminskningen var positionerad i mitten eller överkant.
5.3 Framtida studier
Installationerna i denna studie bestod endast utav en våning och en WC med tillhörande rör, därmed har det inte undersökts huruvida flöden från övervåning eller undervåning kan ha för påverkan på prestandan hos avloppssystemet vilket skulle kunna vara en intressant faktor. Det vore även
intressant att undersöka hur det sammanlagda flödet från flera sanitära apparater i kombination med minskad rördiameter kan påverkade den hydrauliska prestandan. Enligt Baroni et al gav en minskad rördiameter en förbättring på den hydrauliska prestandan, dock uppstod problem med hydrauliska hopp i förgreningen mellan stående och liggande ledning. Baroni et al hade en konstruktion likt installation 2 och i denna var det ingen y-gren vid anslutningsledning från WC, utan denna var ansluten direkt till den liggande stamledningen. Det skulle därför vara intressant att undersöka hur strömningsbilden i en y-gren vid anslutningsledning från toaletten påverkas av en förminskning av rördiametern. Det skulle kunna finnas en risk för ökad bakspolning eftersom en minskad rörledning med samma spolvolym ger ett större vattendjup, se figur 27 för illustration, och därmed större vågamplituder samt spridningsfenomen.
En ytterligare intressant faktor att undersöka är om ventilationen har en påverkan och huruvida denna kan anpassas för att öka den hydrauliska prestandan. Dessutom är det även intressant att undersöka vilken påverkan olika böjar och förgreningar har på flödet och om det finns några typer som är att föredra för att öka den hydrauliska prestandan samt minska engångsförluster. För att erhålla en definitiv slutsats för varför fekalier hamnar i golvbrunnen är det nödvändigt med ytterligare studier.
Figure 27 Illustration på vattendjup vid olika rördiameter.
29